¿Cómo se construye el metal más ligero del mundo? Que sea principalmente de aire.
El material, conocido como “microlattice”, fue desarrollado por científicos de los Laboratorios HRL en Malibu, California, que es co-propiedad de Boeing y General Motors. El nuevo microlattice está formada por una red de diminutos tubos huecos y es aproximadamente 100 veces más ligero que la espuma de poliestireno.
En un esfuerzo por ahorrar combustible, la industria aeroespacial y de automoción, compañías que se esfuerzan constantemente para hacer que sus materiales lo más ligero posible sin sacrificar la integridad estructural. El proceso utilizado para construir las nuevas microlattices tiene gran promesa, dicen los investigadores, debido a que los materiales creados no sólo son increíblemente ligeros, pero también muy fuertes.
Boeing presentó el material en un video reciente, mediante la demostración de cómo un pequeño pedazo de microlattice de metal podría ser equilibrado en la parte superior de una cabeza de semillas de diente de león delicado.
“La gente cree que debe ser el metal, por lo que asumen que hicimos una nueva aleación,” dijo Sophia Yang, químico de los Laboratorios HRL. “Esto se hace realmente de níquel-fósforo, un metal muy conocido, pero somos capaces de diseñar cómo se arquiterturiza el metal con el fin de crear una estructura que todavía puede sostenerse por sí mismo, sin embargo, es tan ligero que puede sentarse en la parte superior de un diente de león y no perturbar el mismo. ”
La red de la microlattice de tubos huecos interconectados imita la estructura de los soportes del puente, dijeron los investigadores. Pero en este caso, las paredes de los tubos son sólo 100 nanómetros de espesor – 1.000 veces más delgadas que el ancho de un cabello humano – lo que significa que el material es del 99,99 por ciento de aire.
La estructura se construye a partir de un innovador proceso de fabricación aditiva, similar a la impresión 3D. Pero mientras que en la impresión 3D se acumulan estructuras capa por capa, la solución desarrollada por los Laboratorios HRL utiliza polímeros especiales que reaccionan a la luz para formar la estructura completa de una sola vez.
La luz ultravioleta pasa a través de un filtro especial con dibujos sobre la forma líquida del polímero, una red tridimensional interconectada se puede formar en cuestión de segundos. Esta estructura puede entonces ser recubierto con una amplia variedad de metales, materiales cerámicos o materiales compuestos (dependiendo de la aplicación) antes de que se disuelva el polímero, dejando un microlattice de tubos huecos conectados.
Los investigadores pueden variar la rigidez de la estructura ajustando la composición química del polímero, o ajustando el patrón del filtro. Esto significa que pueden crear tanto estructuras altamente flexibles adecuadas para la absorción de los daños y las muy fuertes diseñadas para proporcionar soporte estructural, Yang dijo a Live Science.
“La forma de ver esta tecnología en crecimiento es como un proceso fundamental de fabricación. Se puede aplicar a un número de diferentes aplicaciones”, dijo. “. Estamos trabajando en realidad en la ampliación del proceso Hacemos I + D, pero estos materiales no pueden permanecer en el laboratorio – tenemos que encontrar la manera de hacerlos en una escala más grande.”
Boeing está colaborando con la NASA y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), la rama del Departamento de Defensa de EE.UU. responsable del desarrollo de las tecnologías militares de última generación, para construir nuevos materiales para las naves espaciales y vehículos hipersónicos. El metal ligero también podría utilizarse en proyectos dirigidos a desarrollar partes de próxima generación para los copropietarios del laboratorio.
En una vía prometedora de la investigación, microlattices están siendo utilizados en las llamadas estructuras sándwich que se han convertido en el estándar para el diseño de peso ligero en la industria aeroespacial. Uniendo láminas delgadas de un material rígido a un núcleo grueso pero ligero, es posible crear estructuras muy rígidas que no son pesadas, dijeron los investigadores.
Normalmente, los núcleos de estas estructuras se realizan con espuma o materiales ligeros dispuestos en un patrón de panal simple, pero utilizando un microlattice no sólo podría reducir el peso, sino también aumentar drásticamente la resistencia de las estructuras. Este es el tema central de la obra de HRL Lab con la NASA y DARPA.
A pesar de la promesa del enfoque microlattice, Yang dice que probablemente pasarán años antes de que el metal puede ser ampliamente utilizado en el mercado, porque hay reglas estrictas que rodean la industria aeroespacial y de materiales de automoción. Pero, debido a que el proceso de fabricación microlattice es a la vez rápido y barato, confía en que el metal ultraligero pronto podría ser común.
Para mas información: http://www.livescience.com/
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